I margini convergenti

Convergenza tra due placche con crosta oceanica: sistemi arco-fossa

Nelle dorsali c'è continua formazione di crosta oceanica, perciò da qualche altra parte ci deve essere consumazione di crosta. Questo si verifica quando due placche convergono a causa della corrente discendente delle celle convettive. Quando due placche presentano entrambe crosta oceanica, una delle due, quella un po' più densa, subduce sotto l'altra in corrispondenza di una fossa.
La rigida placca che sprofonda (si pensa che scenda fino a 700 km prima di essere completamente assimilata nel mantello) si riscalda a causa del gradiente geotermico, diventando più plastica. Il materiale fuso tende a salire perché è diventato meno denso rispetto alla zona circostante, generando un'attività plutonico-vulcanica sopra il piano di Benioff, accompagnata da terremoti. In questo modo, sulla placca rimasta in superficie, si forma una serie di vulcani allineati, chiamata arco magmatico. L'associazione di fossa di subduzione e arco magmatico è detta sistema arco-fossa, come la cintura di fuoco circumpacifica.

I sistemi arco-fossa comprendono cinque elementi morfotettonici principali:

La fossa oceanica è una struttura larga 50 - 100 km e profonda, per definizione, più di 6 km. Sono diffuse nell'Oceano Pacifica, ma anche in Indonesia, nelle Antille, nel mar Egeo, ma non sono presenti al centro degli oceani. Le fosse sono simili per struttura, ma diverse per contenuto di sedimenti, perché quelle che si trovano vicine al continente americano sono ricche di depositi terrigeni portati dai fiumi, mentre le altre ne sono quasi prive.

La zona di subduzione, o piano di Benioff, è situata sotto la parete interna della fossa. A causa dell'attrito tra le due placche, lungo il piano si verificano terremoti con ipocentro che si approfondisce man mano che ci si allontana dalla fossa. La profondità massima dei sismi è di circa 700 km perché, oltre tale profondità, la crosta è ormai diventata troppo plastica.
Durante la discesa, i sedimenti presenti sulla crosta che subduce vengono in parte subdotti, e in parte impilati nelle fosse, mescolati ai sedimenti terrigeni e piroclastici provenienti dall'arco vulcanico adiacente.

L'intervallo arco-fossa è il raccordo tra la zona di subduzione e l'arco magmatico. Nei sistemi arco-fossa la distanza tra la fossa e l'arco vulcanico varia da 100 a 300 km, secondo l'inclinazione del piano di Benioff. La morfologia è estremamente varia a seconda della zona, comprendendo rilievi, pianure, scarpate, bacini longitudinali, ecc.

L'arco magmatico o arco vulcanico, è costituito da fasce vulcaniche parallele alle fosse. Si forma perché la crosta basaltica che sprofonda è riscaldata fino alla fusione a causa del gradiente geotermico, della compressione delle rocce e per l'attrito. La presenza di acqua, inoltre, abbassa il punto di fusione della roccia. Il magma fuso risale formando all'inizio dei coni sottomarini, emergendo poi per formare delle isole vulcaniche, che possono unirsi tra loro.
Il vulcanesimo è caratterizzato da eruzioni esplosive con magma medio-acido, prevalentemente di tipo andesitico. L'aumento del contenuto in silice, rispetto al basalto che è sprofondato, dipende della presenza dei sedimenti che sono stati subdotti con la crosta. Sono presenti anche intrusioni di granito, diorite e gabbro, insieme a rocce metamorfiche di origine sedimentaria.

L'area retroarco è generalmente occupata da un bacino marginale, compreso tra l'arco e il continente, come quelli presenti nel Pacifico, nel mar del Giappone, ecc.

Con il passare del tempo, l'accumulo dei sedimenti lungo le fosse, insieme alle rocce prodotte nell'arco vulcanico, porta ad un ampliamento dell'intervallo arco-fossa, di circa un chilometro ogni milione di anni, per la migrazione della fossa verso l'oceano e dell'arco in direzione opposta.

Da: E. J. TARBUCK – F. K. LUTGENS – M. PAROTTO, Il nostro pianeta, Principato, Milano 1990, p. 101.
G. MARCHETTI – L. PELLEGRINI – R. ROSSETTI – M. VANOSSI, La Terra ieri e oggi, La Nuova Italia, Scandicci 1986, p. 228.
S. ZANOLI, Scienze della Terra. Sei itinerari sul nostro pianeta, Le Monnier, Firenze 2003, p. 150.
D. MERRITTS – A. DE WET – K. MENKING, Il mondo della natura. Il punto di vista delle scienze della Terra, Bruno Mondadori, 2000, p. 67.